KR100721164B1 - 수치제어식 발진기를 사용하는 공진회로 검출, 측정 및동작해제시스템 - Google Patents

수치제어식 발진기를 사용하는 공진회로 검출, 측정 및동작해제시스템 Download PDF

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Abstract

공진회로(14,14')와 물리적으로 접촉하지 않고서 공진회로(14,14')의 전기적 특성을 측정하는 장치.EAS 시스템은 교번전기신호의 주파수가 수치 주파수제어신호에 따라 변화하는 이 교번전기신호를 발생하는 수치제어식 발진기(416);상기 수치제어식 발진기(416)에 연결되어 측정구역내에 전자기 필드를 형성하는 송신안테나(16,16a');상기 측정구역내 전자기 필드에 대한 교란을 감지하는 수신안테나(16,16b');상기 수신안테나(16,16b')로부터 상기 전자기필드에 대한 교란을 나타내는 신호들을 수신하고 상기 공진회로(14,14')의 Q와 중심주파수를 결정하는 수신기(18,18');및 상기 수치제어식 발진기(416)에 연결되어 있고 사실상 고정된 주파수를 갖는 클록(400)을 포함한다.이 교번전기신호의 주파수가 상기 클록주파수의 정수 약수의 정수배수에 한정된다.
공진회로, 발진기, 측정구역, 전자기 필드, 클록, 주파수, 물품보안

Description

수치제어식 발진기를 사용하는 공진회로 검출, 측정 및 동작해제시스템 {Resonant Circuit Detection, Mearsurement and Deactivation System Employing a Numerically Controlled Oscillator}
이 발명은 일반적으로 전자물품보안(electronic article security:EAS) 시스템에 관한 것이고,특히 EAS시스템의 동작주파수를 제어하는 개량된 수치제어식 발진기에 관한 것이다.
일반적으로, EAS 시스템은 잠재 소비자나 시설사용자에게 용이하게 접근될수 있고 무단 제거에 민감한 물품의 도난이나 무단제거를 검출하고 방지하는 데 사용된다. 이러한 EAS 시스템은 일반적으로 물품이나 그 포장에 고착되거나 연관된 보안 태그를 사용한다. 이 EAS 시스템은 검출구역내에 보안태그의 존재(또는 부재)를, 그래서 피보호 물품의 존재나 부재를 검출한다. 전형적으로 이 검출구역은 시설의 입출구나 그 부근 또는 시설의 일부에 위치한다.
대중화된 한가지 형식의 EAS 시스템은 검출주파수범위내 소정 검출주파수에서 공진하는 소형의 대략 평면 인쇄회로 형태로 된 내장형 공진회로를 포함하는 보안 태그를 사용한다. 이 검출주파수에 동조된 송신기는 검출구역에 전자기 에너지를 송신하는데 사용된다. 역시, 이 검출주파수에 동조된 수신기는 검출구역에 근 접하여 위치한다.보안태그가 부착된 물품이 검출구역을 통과하거나 들어올 때, 보안태그는 이 송신된 전자기 에너지에 노출되고 공진회로가 공진하여 수신기가 검출가능한 출력신호를 제공한다. 이 수신기에 의해 이러한 출력신호를 검출한다는 것은 검출구역내에 보안태그가 부착된 물품이 있음을 나타내고, 수신기는 적절한 보안장치나 다른 요원에게 경보를 작동시킨다.
전술한 타입의 EAS시스템은 송신안테나에 무선(RF)신호를 제공하는데 송신기를 사용한다. 어떤 종류의 일반적으로 사용되는 EAS시스템에서 이 출력신호의 주파수는 사용된 태그의 공진주파수를 대략 포괄하는 소정 주파수 범위내에서 소정 스위프속도(sweep rate)로 상하로 스위프된다. 통상, 이 출력주파수는 7.2MHz의 저주파와 9.2MHz의 고주파 사이에서 스위프되고, 그래서 2.0MHz의 대역폭과 8.2MHz의 중심주파수를 갖는다. EAS시스템에 통상 사용되는 보안태그들은 8.2MHz의 공진주파수를 갖지만 제조공차나 환경조건 등을 포함하는 다양한 요인들로 인하여 상하로 변할 수 있다. 태그 정격 공진주파수의 양측에 어떤 대역을 스위프함으로써 EAS 시스템은 이러한 태그변화를 보상하며 모든 보안태그들을 높은 비율로 신뢰할 수있게 검출할 수 있다.
사용시에 EAS 시스템 송신기는 송신안테나로 부터 검출구역안으로 이 스위프 주파수를 방출한다. 이 방출된 RF신호가 수신안테나에 의해 수신되고 EAS 수신기에 의해 변조된다. 검출구역에 보안태그가 없는 경우 수신기는 기지의 패턴을 검출한다. 검출구역내 공진보안태그가 있으면 이 수신된 패턴이 인정된 방식으로 위 기지의 패턴에서 벗어나게 되므로 전술한 경보가 발생하게 된다.
보안태그들은 부피가 크게 만들어져 있으며, 피보호물품에 부착될 때 EAS시스템에 적절히 반응하도록 신속한 개별시험을 요한다. 공진주파수가 소정한계 밖에 있거나 불충분한 Q의 공진을 갖는 보안태그는 정상적으로는 시험과정에서 거부된다. 이런 경우에 태그를 나타내는 지표 Q와 보안태그 공진주파수의 양적 측정은 고속으로 수행되어야 한다. 태그 특성치들은 개별 태그들과 접촉하지 않고 측정될수 있기 때문에 시험에 적합한 EAS 시스템들은 태그측정을 수행하는데 바람직하다.
현재의 EAS시스템 송신기들은 전압제어 발진기들의 주파수가 상한과 하한 사이에서 스위프되도록 버랙터 다이오드를 가변커패시터 소자로 사용하는 전압제어식 발진기(voltage controlled oscillators;VCOs)를 사용하는 것이 보통이다. 버랙터다이오드의 성질상 전압제어식 발진기 주파수 출력신호의 주파수가 불안정하고 그래서 비선형 주파수 스위프 특성이 나타난다. 보안태그 시험을 전망하면 송신 신호의 주파수 불안정에 의해 시험중인 태그의 공진주파수를 측정하는데 불확실성이 추가된다. EAS시스템 동작을 전망하면,VCO 불안정때문에 EAS 송신기가 VCO 불안정을 보상하도록 훨씬 더큰 대역폭을 스위프하거나, 태그 공진주파수에 대해 더좁은 생산한계들이 부과되어야 한다. 전자의 경우에 송신신호의 주파수불안정은 수신신호의 허용한계가 더 커져야하므로 태그검출의 신뢰도를 감소시킨다. 후자의 경우에 태그 공진주파수에 대한 생산한계를 더 좁히면 태그 거부율과 경비가 증가된다. 또한, 주파수 스위프의 비선형 스위프 특성은 주로 검출확률을 줄이고,오경보율을 늘리고, 대역외 방출을 늘리는 등 좋지않은 영향을 미친다.
고용적 대형 집적(LSI)회로를 얻을수 있어 버랙터 동조된 전압제어방식 발진 기 대신에 EAS시스템에 직접 디지털 합성장치를 채용하기가 경제적으로 용이해졌다. 수정발진기와 같은 고안정 클록으로 부터 제어될 때 직접 디지털 합성장치는 주파수 편차와 이 주파수편차로 인한 부수적 검출손실을 사실상 제거한다. 또한, EAS시스템에 직접 디지털 합성장치를 사용하면 정확히 제어된 다양한 주파수 패턴들을 발생시킬수 있고, 이 주파수 패턴으로는 EAS시스템에 통상 사용되는 선형 및 정현 주파수 스위프패턴들 외에 가짜 무차별패턴(pseudo random patterns)과 같은 임의 주파수 패턴들을 포함할 수 있어, 검출확률이 잠재적으로 개선되고, 오경보율이 감소되며 대역외 방출이 감소된다.
간단히 말해서, 이 발명은 공진회로와 물리적으로 접촉하지 않고서 공진회로의 전기적 특성을 측정하는 장치로 되어 있다. 이 장치는 교번전기신호의 주파수가 수치 주파수 제어신호에 따라 변화하는 이 교번전기신호를 발생하는 수치제어식 발진기; 상기 수치제어식 발진기에 연결되어 측정구역내에 전자기 필드를 형성하는 송신안테나; 상기 측정구역내 전자기 필드에 대한 교란을 감지하는 수신안테나; 상기 수신안테나로 부터 상기 전자기필드에 대한 교란을 나타내는 신호들을 수신하고 상기공진회로의 Q와 중심주파수를 결정하는 수신기; 및 상기 수치제어식 발진기에 연결되어 있고 사실상 고정된 주파수를 갖는 클록으로서, 상기 교번전기신호의 주파수가 상기 클록주파수의 정수 약수의 정수배수에 한정되는 클록; 을 포함한다.
이 발명의 다른 실시예는 검출구역내 보안태그의 존재를 검출하는 전자물품보안(EAS) 시스템으로 되어 있다. 이 EAS 시스템은 교번전기신호의 주파수가 수치 주파수제어신호에 따라 변화하는 이 교번전기신호를 발생하는 수치제어식 발진기; 상기 수치제어식 발진기에 연결되어 검출구역내에 전자기 필드를 형성하는 송신안테나; 상기 검출구역내 전자기 필드에 대한 교란을 감지하는 수신안테나; 상기 수신안테나로 부터 상기 전자기필드에 대한 교란을 나타내는 신호들을 수신하고 상기공진회로의 Q와 중심주파수를 결정하는 수신기; 및 상기 수치제어식 발진기에 연결되어 있고 사실상 고정된 주파수를 갖는 클록으로서, 상기 교번전기신호의 주파수가 상기 클록주파수의 정수 약수의 정수배수에 한정되는 클록; 을 포함한다.
이 발명의 다른 실시예는 동작해제 구역내 보안태그를 동작해제하는 전자물품보안(EAS) 시스템으로 되어있다. 이 장치는 제1 교번전기신호의 주파수가 수치주파수제어신호에 따라 변화하는 이 제1 교번전기신호를 발생하는 수치제어식 발진기; 상기 수치제어식 발진기에 연결되어 있고 사실상 고정된 주파수를 갖는 클록으로서, 상기 제1 교번전기신호의 주파수가 상기 클록주파수의 정수 약수의 정수배수에 한정되는 클록; 및 상기 수치제어식 발진기에 연결되어 상기 제1 교번전기신호를 수신하고 동작해제구역내에 제1 전자기 필드를 형성하는 송신안테나로서, 상기 제1 전자기 필드가 상기 보안태그와 상호작용하여 상기 보안태그를 동작해제시키는 송신안테나; 를 포함한다.
도 1은 이발명의 제1실시예에 따라 공진회로의 전기적 특성을 측정하는 장치의 기능블록도이고,
도 2는 도 1에 도시된 장치의 복조기 출력신호의 그래프이고,
도 3은 이 발명의 제2 및 제3 실시예에 따라 보안태그의 존재를 검출하고 보안태그를 동작해제시키는 장치의 기능 블록도이다.
도면들에서 유사한 번호들은 유사한 요소들을 가리키는 데 사용된다. 도 1을 참조하면, 시험중인 유니트(unit under test:UUT)로서 공진회로 즉 공진 보안태그(14)의 전기적 특성을 측정하도록 구성된 테스트 시스템(10)의 제1 바람직한 실시예의 블록도가 도시되어 있다. 이 테스트 시스템(10)은 교번전기신호를 발생하는 송신기(12),이 송신기(12)로 부터 수신된 교번전기신호에 응답하여 전기에너지를 방출하고 측정구역내에 전자기 필드를 형성하며, 상기 UUT의 존재로 인하여 생긴 측정구역내 교란을 감지하는 송수신 안테나(16),및 이 안테나(16)로부터 수신된 신호들을 분석하고 이 UUT의 전기적 특성을 결정하는 복조기(19) 및 신호처리기(20)로된 수신기(18)을 포함한다.
이 양호한 제1 실시예에서 UUT는 전자물품보안(EAS) 시스템 기술에 공지되어 있는 타입이고 태그(14)가 사용되는 특정 EAS시스템의 검출범위내에 공진주파수를 갖는 공진 보안태그(14)이다. 바람직하게는, 태그(14)는 8.2 MHz 부근에서 공진하고. 이 주파수는 많은 제조원이 EAS시스템에 통상적으로 채용하는 주파수이다. 그러나, 특정 공진주파수는 이발명의 제한사항은 아니다. 더우기 당업자라면 알 수 있듯이, 공진회로의 전기적 특성을 측정하는 테스트 시스템(10)은 공진 보안태그(14)를 시험하는 데 한정된 것이 아니다. 안테나(16)와 공진회로 UUT(14)사이에 적절한 상호 인덕턴스를 설정할수 있는 테스트 시스템(10)의 주파수범위 내 에 있는 어떤 공진회로라도 이발명의 정신과 범주내에 있다.
제1 양호한 실시예에서 고정된 주파수를 갖는 타이밍 신호들을 송신기 부품들(후술함)에 제공하는 클록(400)을 포함하는 송신기(12)가 도시되어 있다. 이 실시예에서 클록(400)은 당분야의 기술에 공지된 형식이고 출력주파수 50MHz를 갖는 수정발진기이다. 클록(400)에서의 출력신호는 수치제어식 발진기(416)와 디지털 디바이더회로(402)에 직접 제공된다. 디지털 디바이더회로(402)는 당분야의 기술에 공지된 타입의 8:1 이진 디바이더 집적회로이고,6.25 MHz 의 안정된 고정주파수를 갖는 출력신호를 프로그래머블 로직어레이(PLA)의 클록입력에 제공한다. 당업자라면 알 수 있듯이, 디바이더 출력신호의 주파수가 안정되고 PLA(406)의 클록입력과 양립할 수있는한 디바이더 출력신호의 특정주파수가 중요하지는 않다.
PLA(406)은 읽기전용메모리 ROM1(412) 및 ROM2(414)를 포함하는 주파수워드발생기(frequency word generator), 가변주파수를 갖는 교번신호를 발생하며 수치제어식 발진기(416)로 구성된 발진기, 및 어드레스 카운터(410)에 타이밍 및 제어 신호들을 제공한다.
상기 제1 양호한 실시예에서 PLA(406)은 PLA(406)의 클록입력에 인가된 6.25MHz 클록신호를 어드레스 카운터(410)를 클록하는 390,625Hz 다음 주파수 펄스신호로 변환한다. PLA(406)은 어드레스 카운터(410)에 리셋펄스를 제공함으로써 반복구간을 설정하고, 이 리셋펄스는 2048 다음주파수 펄스들마다 한번씩 어드레스카운터(410)를 모두 제로상태로 리셋한다. 그래서, 어드레스카운터(410)은 각각의 반복구간중에 ROM1(412) 및 ROM2(414) 각각에 2048 어드레스들 모두를 제공한다. 최종 반복속도는 약 190Hz이다. 당업자라면 다음 펄스속도 및 반복속도는 고정된 것이 아니고, 이 발명의 정신과 범주내에서 시험중인 유니트에 적합한 임의의 속도로 설정될수 있다는 것을 이해할것이다.
PLA(406)은 어드레스카운터(410)의 내용을 ROM1(412) 및 ROM2(414) 안에 스트로빙하는 출력 인에이블신호를 ROM1(412) 및 ROM2(414)에 제공하기도 한다. 이 출력 인에이블 신호는 다음 주파수신호와 동기적이지만 지연되므로 어드레스카운터(410)의 내용을 ROM1(412) 및 ROM2(414)에 전달하기 전에 조정할 수 있게 한다. PLA(406)은 ROM1(412)및ROM2(414)의 내용으로 이루어진 16비트폭 주파수제어신호들을 수치제어식 발진기(416)안에 써넣는 쓰기신호, 수치제어식 발진기(416)를 저전력상태로 배치시키는 슬립제어신호, 수치제어식 발진기(416)의 전류출력을 중간규모로 설정하는 리셋신호, 및 수치제어식 발진기(416)에서 FREQ0 이나 FREQ1 레지스터를 선택하는 A1신호를 제공하기도 한다. 또한, 3개의 세팅스위치들(404)이 PLA(406)에 연결된다. 이 3개의 세팅스위치들(404)은 PLA(406)을 멈추게 하고, 어드레스 카운터(416)를 그 처음 상태로 리셋시키고, 수치제어식 발진기(416)를 그 처음상태로 리셋시키는데 각각 사용된다.
제1 양호한 실시예에서 ROM1(412) 및 ROM2(414) 각각은 32,768개 번지지정가능한 8비트폭 기억장소를 가지며,그중에서 2048개 장소는 어드레스카운터(410)로 부터 번지지정가능하다. 또한, ROM1(412) 및 ROM2(414)의 4개 최상위비트들에 입력을 제공하는 4개의 기계적 레인지 스위치들(408)이 있다. 레인지 스위치들(408)을 조작하면, 어드레스 카운터(410)가 ROM1(412) 및 ROM2(414)안에 2048 번지들의 16개 다른 집합들 중 어느 하나를 선택할 수 있게 한다. 그래서, 16개 이하의 다른 주파수패턴들이 레인지스위치들(408)에 의해 선택가능한 ROM1(412) 및 ROM2(414)에 저장될수 있다.
제1 양호한 실시예에서 균일한 간격의 양의 정수들 집합으로된 ROM1(412) 및 ROM2(414)에 주파수 패턴이 저장되고, 그래서 어드레스카운터(410)의 클록입력에 다음주파수 펄스신호를 인가함으로써 어드레스카운터(410)가 누진됨에 따라 수치제어식 발진기(416) 출력주파수가 반복구간에 걸쳐 사실상 계단식으로 약 7.2MHz 에서 약9.2MHz 까지 스위프한다. 당업자라면 알 수 있듯이, ROM1(412) 및 ROM2(414)에 저장된 주파수 패턴들은 선형 스위프패턴에 제한되는 것은 아니다. 예컨대,정현 패턴이나 랜덤 패턴이 ROM1(412) 과 ROM2(414) 에 저장될 수있다. 또한, ROM1(412)과 ROM2(414) 이 32,768 메모리 장소들에 제한되거나, 어드레스카운터(410)이 ROM1(412)과 ROM2(414) 내 2048 메모리 장소들을 번지지정하는데 제한되는 것이 아니다. 더우기, 레인지 스위치들(408)에 의해 발생된 신호들의 갯수는 제1 양호한 실시예의 기계적 스위치들(408)에 의해 제공된 것 보다 더 많거나 적을수 있고 레인지스위치들(408)들로부터의 신호들은 이발명의 정신과 범위내에서 다른 수단, 예컨대 신호처리기(20)나 외부컴퓨터에 의해 제공될 수도 있다. 또한, 주파수제어 워드들은 쓰기전용메모리들에 의해 발생될 필요는 없다. 예컨대,주파수제어 워드들은 이발명의 정신과 범주내에서 컴퓨터나 프로그래머블 로직 어레이에서 실행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 직접 발생될 수 있다.
제1 양호한 실시예에서, 수치제어식 발진기(416)는 미국 매사츄세츠주 노어우드시소재, 아날로그 디바이스 인코포레이티드가 제조한 위상누적기를 갖는 모델 AD9830 직접 디지털 합성기(DDS)이다. 이 모델 AD9830 DDS는 각도 데이터의 정수값을 저장하는 2개의 32비트폭 입력레지스터 FREQ0 및 FREQ1을 포함한다. 32비트 폭 각도 데이터는 ROM1(412) 및 ROM2(414)에 의해 발생된 16비트폭 주파수제어 신호들을 조합하여 형성된다. 수치제어식 발진기(416)안에 16비트폭 주파수제어 신호들을 로드하기 위해, MSB/LSB 신호가 어드레스카운터(410)의 최하위비트로 부터 어드레스카운터(410)에 의해 발생되고, 수치제어발진기(416)의 A0 입력에 인가된다. 어드레스카운터(410)의 최하위비트가 "0"상태에 있을 때 ROM1(412)과 ROM2(414) 출력들은 FREQ0 레지스터 또는 FREQ1 레지스터의 16 최하위비트들에 로드된다. 어드레스카운터(416)의 최하위비트의 출력이 "1"상태에 있을 때 ROM1(412) 및 ROM2(414)출력들이 FREQ0 레지스터나 FREQ1 레지스터의 16 최상위비트들에 로드된다. 그래서, 반복구간마다 1024개 32비트폭 제어워드들이 수치제어식 발진기(416)에 형성된다. 제1양호한 실시예에서 수치제어식 발진기(416)의 출력주파수 fout 는 다음식 (1)에 표현된대로 클록(400)의 출력주파수 fclock 의 정수약수의 정수배이다.
Figure 112001029977515-pct00004
제1 양호한 실시예에서 수치제어식 발진기(416)는 0에서 약2π라디안의 범위 에서 변하는 제어워드들의 누적값들을 사인함수에 대응하는 진폭값으로 변환하기 위한 사인 룩업테이블을 포함한다. 그래서,수치제어식 발진기(416)는 교번전기신호를 발생하고 그 순간 진폭은 사실상 정현파로서 변화하고 그 주파수는 주파수 제어신호에 따라 변한다. 당업자라면 알 수 있듯이 수치제어식 발진기(416)의 출력파형은 정현파일 필요가 없다. 사각이나 삼각과 같은 다른 신호파형이 본발명의 정신과 범주내에서 수치제어식 발진기(416)에 의해 발생될 수 있다.
당업자라면 알 수 있듯이, 가변주파수를 갖는 교번전기신호를 발생하는 수치제어식 발진기(416)은 직접디지털 합성기에 제한되는 것은 아니다. "n분할(divide by N)" 주파수합성기와 같은 사실상 고정된 클록주파수의 약수배에 한정된 출력주파수를 갖는 다른 타입의 가변주파수발진기가 이발명의 범주내에서 수치제어식 발진기로서 사용될 수 있다.
제1 양호한 실시예에서 수치제어식 발진기(416)의 출력은 통상적인 저역통과필터(도시안됨)로 여과된다. 이 저역통과필터는 수치제어식 발진기(416)의 출력신호의 고주파성분을 감쇠시키고 이 들쭉날쭉한 수치제어식 발진기(416) 의 출력파형을 사실상 부드러운 정현파로 변환한다. 이 수치제어식 발진기(416)의 여과된 출력신호는 수치제어식 발진기와 안테나(16)사이에 증폭과 역절연(reverse isolation)을 제공하는 통상적인 전치증폭기(도시안됨)에 인가된다.
제1 양호한 실시예는 약 0.5인치 직경형상으로 감긴 약5권선의 와이어코일로 된 안테나(16)를 포함한다.안테나(16)는 송신안테나이자 수신안테나이고, 안테나(16) 인덕턴스의 약10배 인덕턴스를 갖는 인덕터를 통해 구동된다. 태그(14)가 측정구역내에 있을 때 태그(14)의 공진회로가 있으면 직렬인덕터를 통해 안테나(16)에 인가된 교번전기신호의 주파수가 수치제어식 발진기(416)에 의해 최저주파수와 최고주파수사이에서 스위프되면서 명백한 시간변화 전압패턴이 안테나(16) 양단에 형성된다.
제1 양호한 실시예에서 안테나(16) 양단의 전압은 복조기(19)와 신호처리기(20)로 된 수신기(18)에 인가된다. 바람직하게는 복조기(19)는 당업자에게 알려진 타입의 후치증폭기(post-amplifier) 와 외피검출기(envelope detector)(도시안됨)로 구성된다.안테나(16)에 연결된 후치증폭기는 안테나(16)에 걸린 전압을 외피증폭기에 인가하기 적합한 전압레벨로 증폭한다. 도2 에 도시된 대로, 안테나(16)에 인가된 전압이 최하주파수에서 최고주파수까지 스위프되고 이 스위프구간내에 공진주파수를 갖는 보안태그(14)가 측정구역내에 있을 때, 외피검출기의 출력에서 전압은 정 피크값 및 부 피크값 a,b와 제로교차점 c를 갖는 특성 "S"형 응답곡선이다.양호한 실시예에서 정 피크값 및 부 피크값 a,b는 시험중인 태그(14)의 공진특성의 3DB 아래점들을 나타내고, 제로교차점 c는 태그(14)의 공진 중심주파수를 나타낸다.
당업자라면 알 수 있듯이, 도1의 수치제어식 발진기(416)는 제1 실시예에 설명한 대로 주파수가 선형으로 변하는 신호를 발생시키는데 한정되는 것이 아니다. 수치제어식 발진기(416)는 다수의 불연속 주파수들에서 RF버스트들의 시퀀스로 이루어진 반복 교번 전기신호패턴을 발생하는데 사용될 수 있고, 이 RF 버스트들은 정지한 시간기간(quiescent periods of time)에 의해 분리된다. 당업자라면 알수 있듯이 ROM1 (412) 및 ROM2 (414)에 원하는 주파수패턴을 저장함으로써 임의의 주파수패턴이 용이하게 얻어진다. PLA(406)에서 발생된 신호(도시안됨)로 송신기(12)의 출력을 온/오프로 게이트함으로써 RF 버스트들이 얻어진다. 공진회로 "Q"를 태그(14)의 공진주파수(rad/sec) 로 나눈 값보다 같거나 더 큰 지속기간의 RF 버스트를 발생시킴으로써 공진보안태그(14)의 특성이 측정될 수 있다. 각 정지기간동안 수신기(18)을 동작시키고 태그(14)의 공진주파수의 예상된 범주에 걸쳐 NCO(416)의 출력주파수를 변화시킴으로써각 버스트 동안 수신기(18)의 출력 크기를 측정하여 태그(14)의 공진주파수와 "Q"가 결정될수 있다. 그와 달리 RF버스트들은 태그(14)의 공진주파수로 나눈 "Q"에 비해 짧게 할수있다. 이 경우에 이 정지기간동안 사전변조된 수신신호를 시간도메인에서 주파수도메인으로 변형함으로써 태그(14)의 특성이 결정될 수 있다.
제1 양호한 실시예에서 복조기(19)의 출력이 신호처리기(20)에 제공되어 공진회로의 특성을 측정하고 이 측정값을 사용자에게 제공한다. 바람직하게는 신호처리기(20)는 외피검출기 출력신호를 디지털형태로 변환하기 위한 A/D 변환기를 포함한다. 신호처리기(20)는 A/D 변환기출력을 받는 마이크로프로세서를 더 포함한다. 바람직하게는 이 마이크로프로세서는통상 디지털신호처리기(DSP)라 부르는 타입이고, 당분야의 기술에 잘알려진 통상의 구조로 배열된 지원전자회로를 포함한다. 제1 양호한 실시예에서, DSP는 텍사스 인스트루먼트사가 제조한 TMS 320C50 디지털신호처리기이고, ROM, RAM, 통상적인 개인 컴퓨터에 인터페이스하는 직렬 인터페이스장치, 및 A/D 변환기와 직렬인터페이스장치를 제어하는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 지원된다. 당업자라면 알 수 있듯이, 다른 마이크로 프로세서 타입과 구성들이 사용될 수도 있다. 더우기,복조기(19)와 신호처리기(20)사이에 증폭,변조 및 신호처리기능들의 배분은 임의적이다.
사용시에, 테스트 시스템(10)은 자동보안태그(14) 시험시스템에 근접하여 위치하고, 여기서 공진보안태그(14)는 안테나(16)에 인가된 전류의 반복구간에 동기화되어 안테나를 빨리 지나친다. 신호처리기(20)는 각 반복구간마다 외피검출기 출력신호를 랜덤억세스메모리에 저장하고 이 외피검출기 출력신호를 각각의 태그(14)와 상관시킨다. 그 다음에 처리기(20)는 외피검출기 출력신호의 피크대 피크 진폭, 양방향 피크와 음방향 피크의 주파수들, 신호가 좌표축과 교차하는 주파수를 결정한다. 전술한 정보는 각 태그(14)의 "Q"와 공진주파수와 같은 전기적 특성을 산정하는데 사용된다. 양호하게는 이 전기적 특성들은 부착된 퍼스널컴퓨터나 다른 컴퓨터에 송신되어 양호한 태그(14)를 거부 태그(14)와 분리시키고 측정데이터를 자동테스트 시스템 조작자에게 표시하는데 사용된다.
도 3을 참조하면, 제2 실시예에 따라, 검출구역내에 공진보안태그(14')의 존재를 검출하기 위한 전자 물품보안(EAS) 시스템(10')이 도시되어 있다. 제2 양호한 실시예는 이발명에 따른 개량된 송신기(12')를 구비하지만, 그렇지 않으면 미국 뉴저지주 소재 첵크포인트 시스템즈 인코포레이티드가 제조한 타입의 EAS시스템의 통상적 부품들로 구성된다.
제2 실시예는 교번전기신호를 발생하는 전술한 수치제어식 발진기(416)(도시안됨)로 구성된 전술한 송신기(12')를 포함하고, 이 발진기의 주파수는 수치 주파 수제어신호에 따라 변하며 태그(14')의 공진주파수와 같은 주파수 성분을 포함한다. 장치(10')는 사실상 고정된 주파수를 가지며 수치제어식 발진기(416)에 연결된 전술한 클록(400)(도시안됨)을 더 포함하고, 제1 교번전기신호의 주파수는 클록(400) 주파수의 정수약수의 정수배에 제한된다. 송신안테나(16a)는 검출구역내 전자기 필드를 설정하도록 교번전기신호에 응답하여 전자기 에너지를 방출한다. 수신안테나(16b)는 태그(14)의 존재로 인한 전자기 필드의 교란을 감지하고 수신기(18')에 신호를 제공한다. 수신기(18')가 작동하여 전자기필드내 교란을 검출하고 이 교란을 상기 수신된 전기신호(캐리어)와 분리시킨다. 이 교란을 나타내는 검출신호들은 데이터처리기(20')에 제공되어 이 검출된 교란이 태그(14')의 존재에 의한 것 인지 어떤 다른 소스에 의한 것인지를 판정한다.
도 1을 참조하면, 제2 양호한 실시예의 송신기(12')는 태그(14)를 검출하는 확률을 늘리고 가짜 RF 신호와 기타 대상들로 인한 오류 경보의 확률을 줄이기 위한 수치제어식 발진기(416)를 포함한다. 제2 양호한 실시예에서 사실상 고정된 작동주파수를 갖는 당분야 공지된 타입의 수정발진기와 같은 클록(400)이 수치제어식 발진기(416)에 연결되어있어, 이 수치제어식 발진기(416)의 출력주파수는 클록(400) 주파수의 정수약수의 정수배에 제한된다. 바람직하게는, 수치제어식 발진기(416)는 실질적으로 정현함수인 순간진폭을 갖는 출력신호를 제공하며 위상누적기를 갖는 직접 디지털 합성기이다.
제2 양호한 실시예의 송신기(12')는 주파수제어신호 데이터를 저장하는 쓰기전용메모리 ROM1 (412) 및 ROM2 (414)로 구성된 주파수 워드 발생기를 포함한다. 그러나,주파수 워드발생기는 다른 타입의 메모리 장치를 이용할 수도 있고, 예컨대 이 발명의 정신과 범주내에서 컴퓨터 또는 프로그래머블 로직어레이에서 실행하는 저장된 컴퓨터 프로그램을 사용하여 실시간으로 주파수 제어신호를 발생시킬 수도 있다.
EAS 시스템(10')의 제2 양호한 실시예는 반복구간에 걸쳐 대략 선형 계단식으로 주파수가 변하는 교번전기신호를 발생시키도록 수치제어식 발진기(416)를 채용한다. 선형 스위프 송신기신호를 사용하며 공진보안태그(14')의 존재를 검출하기 적합한 EAS 시스템에 전형적인 EAS시스템은 첵크포인트시스템즈에 양도된 미국특허 제5,353,011호에 기술된 것이다. 당업자라면 알 수 있듯이, 송신기(12')는 송신기(12') 출력신호의 주파수 안정성과 정확성을 개선한 미국특허 제5,353,011호에 개시된 VCO로 대체할수 있다.
당업자라면 알 수 있듯이, 수치제어식 발진기(416)는 다수의 불연속 주파수들에서 RF버스트 시퀀스들로 이루어진 반복 교번 전기신호패턴을 발생시키는데 사용되고, 이 RF 버스트들은 제1 양호한 실시예에서 전술한 대로 정지기간들에 의해 시간 분리된다. 정지기간중에 수신기가 작동되는 정지기간에 의해 분리된 RF 버스트들 송신하는 "pulse-listen" EAS 시스템에 전형적인 EAS시스템은 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩처링 컴퍼니에 양도된 미국특허 제 4,609,911호에 개시되어 있다.당업자라면 알수있듯이, 송신기(12')는 송신기(12') 출력신호의 주파수 안정성과 정확성을 개선한 미국특허 제4,609,911호에 개시된 VCO로 대체할수 있다.
도 3을 참조하면, 이 발명의 제3 실시예에 따른 보안태그(14')를 동작해제시 키는 장치(10')가 도시되어 있다.제3 실시예는 제1 교번전기신호를 발생시키는 전술한 수치제어식 발진기(416)(도시안됨)로 구성된 전술한 송신기(12')를 포함하고,그 주파수는 수치 주파수 제어신호에 따라 변하고 보안태그(14')의 공진주파수와 동일한 주파수성분을 포함한다.장치(10')은 사실상 고정된 주파수를 가지며 수치제어식 발진기(416)에 연결된 전술한 클록(400)(도시안됨)을 더 포함하며,제1 교번전기신호의 주파수는 클록(400) 주파수의 정수약수의 정수배에 제한된다. 송신기(12')는 수치제어식 발진기(416)에 연결되어 제1 교번전기신호를 수신하고 동작해제구역내에 제1 전자기필드를 설정하는 송신안테나(16a')를 더 포함하고,여기서 제1 전자기필드가 보안태그(14')와 상호작용하여 보안태그(14')를 동작해제시킨다.
사용시에, 전술한 동작해제장치(10')는 제1 전자기필드에 노출될 때 하나이상의 보안태그(14') 부품들이 단락되거나 개방되기에 충분한 에너지를 발생시킬수 있는 송신기(12') 및 안테나(16')를 채용한다. 동작해제시키는데 필요한 전자기필드를 제공하도록 수치제어식 발진기(416) 출력신호를 증폭시키는 수단은 EAS시스템분야의 기술에 숙달된 자들에게 잘 알려져있다. 당업자에게 알려진대로,동작해제장치(10')는 외부 센서로부터 수동이나 자동으로 동작되어 제1전자기 필드를 발생시킨다.
이 동작해제장치(10')는 제2 전자기 필드를 설정하는 제2 교번전기신호를 더 발생시키고,이 장치(10')는 제2 전자기 필드내 교란을 감지하는 수신안테나(16b')와 제2 전자기필드에 대한 교란을 나타내는 수신안테나(16b')의 신호들을 수신하고 동작해제 구역내 보안태그(14')의 존재를 결정하는 수신기(18')를 더 포함한다. 동작해제구역내 보안태그(14')의 존재와 보안태그(14')의 공진주파수를 판정할 때 제1 전자기필드가 태그(14')의 공진주파수에서 설정되어 보안태그(14')와 상호작용하고 그래서 보안태그(14')를 전술한 대로 동작해제시킨다. 당업자라면 알 수 있듯이, 동작해제장치(10')는 (1)제2 교번전기신호가 반복구간에 걸쳐 대략 선형방식으로 상하로 변화하는 전술한 스위프 주파수 기술이나; (2)제2 교번전기신호가 정지시간기간들에 의해 분리된 다수의 불연속 주파수들 시퀀스로 되어있는 전술한 pulse-listen 기술에 의해 동작해제구역내 보안태그(14')의 존재를 검출한다.
당업자라면 이 발명의 넓은 개념에서 벗어나지 않고 전술한 실시예에 변형을 가할수 있을 것이다. 그러므로, 이 발명이 개시된 특정실시예에 제한되는 것이 아니며 첨부한 청구범위에 정의된 이발명의 정신과 범주내에서 변형을 포함시키고자 한다.

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  19. 제1 교번전기신호의 주파수가 수치 주파수제어신호에 따라 변화하는 이 제1 교번전기신호를 발생하는 수치제어식 발진기;
    상기 수치제어식 발진기에 연결되어 있고 사실상 고정된 주파수를 갖는 클록으로서, 상기 제1 교번전기신호의 주파수가 상기 클록 주파수의 정수 약수의 정수배수에 한정되는 클록; 및
    상기 수치제어식 발진기에 연결되어 상기 제1 교번전기신호를 수신하고 동작해제구역 내에 제1 전자기 필드를 형성하는 송신안테나로서, 상기 제1 전자기 필드가 상기 보안태그와 상호작용하여 상기보안태그를 동작해제시키는 송신안테나를 포함하는 동작해제 구역 내 보안태그를 동작해제하는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 수치제어식 발진기가 위상누적기를 갖는 직접 디지털 합성기인 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 수치 주파수 제어신호를 발생시키는 주파수 워드 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 수치제어식 발진기는 제2 전자기 필드를 설정하는 제2 교번전기신호를 더 발생시키고, 이 장치는 상기 제2 전자기 필드 내 교란을 감지하는 수신안테나(16b')와 상기 제2 전자기필드에 대한 교란을 나타내는 상기 수신안테나의 신호들을 수신하고 상기 동작해제 구역에서 보안태그(14')의 존재를 결정하는 수신기(18')를 더 포함하고, 상기 동작해제구역 내 보안태그(14')의 존재를 판정할 때 상기 제1 전자기필드가 상기 보안태그(14')와 상호작용함으로써 상기 보안태그(14')를 동작해제시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 교번전기신호와 상기 제2 교번전기신호의 순간 진폭이 실질적으로 정현파인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 청구항 19에 있어서,
    상기 수치 주파수 제어신호를 발생시키는 주파수 워드 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 주파수 워드 발생기는 읽기전용메모리(ROM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 주파수워드발생기는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 청구항 19에 있어서,
    상기 제2 교번전기신호의 주파수가 반복구간에 걸쳐 실질적으로 선형 계단식으로 상향과 하향중 적어도 한 방향으로 변하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 청구항 19에 있어서,
    상기 제2 교번전기신호가 정지시간기간들에 의해 분리된 다수의 불연속 주파수 시퀀스로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
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